聊城市區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)特征的統(tǒng)計學(xué)分析

劉 娟,賈新強,沈 軍,項緒文,劉亞欽,趙 偉

(山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司,山東濟南 250013)

社會經(jīng)濟的發(fā)展帶來工業(yè)的迅速崛起和城市規(guī)模的不斷擴大,用水量和排水量在日益增加,污水準許達標排放的指標要求越來越嚴格。污水處理廠作為污水處理的達標單元,對于減輕和防止水體污染、改善生態(tài)環(huán)境及投資環(huán)境起到舉足輕重的作用。隨著污水處理廠出水標準的不斷提高,水環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)步改善,但尚未產(chǎn)生根本性和全局性的改善,水污染防治工作仍然是長期而艱巨的任務(wù)。

聊城市作為山東省的江北水城,流域面積在30 km2以上的河流有23條,其中100 km2以上的有3條,僅聊城市區(qū),湖、河水域面積就多達13 km2,占建成區(qū)的1/3。根據(jù)《中共山東省委辦公廳關(guān)于印發(fā)<關(guān)于貫徹落實習近平總書記在深入推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上重要講話精神和視察山東重要指示要求責任分工>的通知》(魯辦發(fā)〔2021〕13號)部署,提出“兩個清零,一個提標”要求,明確全山東省城市污水處理廠出水執(zhí)行地表水“準Ⅳ類”(除TN指標外,其余指標均達到Ⅳ類標準)排放限值要求。這對聊城市區(qū)污水處理提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

本文以聊城市區(qū)6座污水處理廠為研究對象,系統(tǒng)分析污水處理廠進水水質(zhì)特征,主要包括進水水質(zhì)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的變化規(guī)律和概率統(tǒng)計分析,以及有機物、氮、磷和SS之間的相關(guān)關(guān)系和進水污染物的比例分析,從而為污水處理廠的設(shè)計提供參考和依據(jù)。

1 污水處理廠概況

聊城市區(qū)6座污水處理廠的基本情況如表1所示。6座污水處理廠合計處理水量為31.50萬m3/d,約占聊城市區(qū)內(nèi)總處理污水量的91.3%。一污、二污、三污、四污均以處理生活污水為主,五污、六污以處理工業(yè)廢水為主,工業(yè)廢水多為生化性較好的食品加工、印染、啤酒廢水;生化處理以AAO工藝為主,深度處理以磁絮凝沉淀、濾池、臭氧氧化為主。目前,一污、二污正在進行提標改造,污水處理廠出水仍然執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準;三污、四污、五污、六污已經(jīng)完成提標改造,出水執(zhí)行“準Ⅳ類”水標準。

表1 6座污水處理廠基本信息Tab.1 Basic Information of Six WWTPs

2 結(jié)果與討論

2.1 進水基本水質(zhì)指標分析

以聊城市區(qū)2022年6個污水處理廠的運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分別對各個污水處理廠的進水均值、中位數(shù)、標準偏差、峰度、偏度及出水均值進行統(tǒng)計分析,具體如表2所示。從峰度和偏度系數(shù)可知,各污水水質(zhì)指標的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)多數(shù)大于0,由此可判斷各項水質(zhì)指標數(shù)據(jù)分布均基本呈正偏態(tài)分布[1]。污水處理廠水質(zhì)指標月中位數(shù)如表3所示。通過對2022年全年運行數(shù)據(jù)整理,進一步分析污水處理廠進、出水質(zhì)及污染物去除情況。

表2 污水處理廠進出水質(zhì)Tab.2 Water Quality of Influent and Effluent of WWTPs

表3 污水水質(zhì)指標月中位數(shù)Tab.3 Monthly Median of Wastewater Quality Indices

2.1.1 進水CODCr分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水CODCr濃度變化不大,水質(zhì)較穩(wěn)定。CODCr質(zhì)量濃度分別為(167.98±36.31)、(137.25±36.81)、(151.99±55.97)、(157.29±53.98)、(163.65±75.91)、(185.43±77.41)mg/L,中位數(shù)分別為166.50、126.00、141.42、150.67、136.52、182.00 mg/L,進水的平均值均大于中位數(shù),其中六污進水CODCr均值最大,主要與進水中含有大量啤酒廢水有關(guān)。全年月均值為162.33 mg/L,中位數(shù)為150.49 mg/L。

進水CODCr濃度月中位數(shù)如表3所示,CODCr濃度月變化及概率分布如圖1(a)～圖1(b)所示。CODCr質(zhì)量濃度在37.39～548.00 mg/L,由表3和圖1(a)可知,各月中位數(shù)分布在102.00～167.35 mg/L,月變化值較大,9月CODCr濃度最低,約是全年平均值的75.02%;9月平均值接近于中位數(shù);4月CODCr濃度較高,是全年平均值的123.09%。除5月外,其他月CODCr平均值均大于中位數(shù)。由圖1(b)可知,進水CODCr日平均值為162.33 mg/L,中位數(shù)為150.49 mg/L,最頻數(shù)為156.00 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在100～150 mg/L,概率為37.76%,其次為150～200、200～250、50～100 mg/L,其概率分別為26.98%、14.12%、11.45%,累積概率為90.31%。累積概率為95%時,CODCr質(zhì)量濃度為286.35 mg/L。

注:(a)“箱”從下到上5條橫線分別表示最小值(Qmin)、下四分位數(shù)(Q下、25%)、中位數(shù)(Q中、50%)、上四分位數(shù)(Q上、75%)和最大值(Qmax),“箱”內(nèi)部的×對應(yīng)平均值(Qave),若Qmax>Q上+1.5IQR(四分位距)或Qmin

2.1.2 進水BOD5分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水BOD5質(zhì)量濃度分別為(71.74±16.10)、(55.60±13.49)、(59.91±17.31)、(48.64±10.24)、(60.87±22.29)、(64.49±16.97)mg/L,中位數(shù)分別為72.90、54.25、55.29、47.19、54.76、60.50 mg/L。除一污外,其余污水廠進水的平均值均大于中位數(shù),一污進水BOD5均值最大。全年月均值為60.44 mg/L,中位數(shù)為58.10 mg/L。

進水BOD5濃度月中位數(shù)如表3所示,BOD5濃度月變化及概率分布如圖2(a)、圖2(b)所示。BOD5質(zhì)量濃度分布在28.50～117.34 mg/L,由表3和圖2(a)可知,各月中位數(shù)分布在50.35～73.25 mg/L,10月BOD5濃度最低,約是全年平均值的85.26%;4月BOD5濃度最高,約是全年平均值的124.04%。除4月、5月、9月外,其余月份BOD5濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖2(b)可知,進水BOD5日平均值為60.44 mg/L,中位數(shù)為58.10 mg/L,最頻數(shù)為76.80 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在50～60 mg/L,其概率為22.39%,其次為40～50、60～70、70～80、30～40 mg/L,其概率分別為20.90%、16.04%、15.30%、10.45%,累積概率為85.08%。累積概率為90%、95%時,BOD5質(zhì)量濃度分別為83.00、91.60 mg/L。

圖2 (a)2022年進水BOD5月變化和(b)概率分布Fig.2 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent BOD5 in 2022

2.1.3 進水SS分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水SS質(zhì)量濃度分別為(122.75±16.53)、(113.70±15.25)、(58.59±10.84)、(65.03±17.92)、(55.39±7.19)、(113.59±35.66)mg/L,中位數(shù)分別為125.00、112.00、58.00、59.00、56.00、106.00 mg/L,除一污、五污外,其余污水廠進水的平均值均大于中位數(shù),一污進水SS均值最大。全年月均值為80.97 mg/L,中位數(shù)為63.00 mg/L。

進水SS濃度月中位數(shù)如表3所示,SS濃度月變化及概率分布如圖3(a)、圖3(b)所示。SS質(zhì)量濃度在9.00～264.00 mg/L,由表3和圖3(a)可知,各月中位數(shù)分布在59.00～68.00 mg/L,分布比較均勻,隨季節(jié)變化不大。7月SS濃度最低,約是全年平均值的92.25%;4月、5月和8月均是最高,約是全年平均值的106.32%。SS濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖3(b)可知,進水SS日平均值為80.97 mg/L,中位數(shù)為63.00 mg/L,最頻數(shù)為58.00 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在50～75 mg/L,其次為100～125、25～50、125～150 mg/L,其概率分別為48.98%、16.97%、11.29%、9.88%,累積概率為87.12%。累積概率為90%、95%時,SS質(zhì)量濃度分別為132.00、142 mg/L。

圖3 2022年進水SS(a)月變化和(b)概率分布Fig.3 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent SS in 2022

2.1.4 進水氨氮分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水氨氮分別為(42.65±10.64)、(31.83±8.30)、(31.00±10.52)、(25.94±7.64)、(27.86±8.76)、(35.19±21.35)mg/L,中位數(shù)分別為42.90、31.20、29.02、26.28、28.99、30.69 mg/L。除一污、四污、五污外,其余污水廠進水的平均值均大于中位數(shù),一污進水氨氮均值最大。全年月均值為31.25 mg/L,中位數(shù)為29.57 mg/L。

進水氨氮濃度月中位數(shù)如表3所示,氨氮濃度月變化及概率分布如圖4(a)、圖4(b)所示。氨氮質(zhì)量濃度在29.30～106.72 mg/L。由表3和圖4(a)可知,各月中位數(shù)分布在20.06～36.23 mg/L,分布比較均勻,隨季節(jié)變化不大。7月氨氮濃度最低,是全年平均值的69.12%;12月氨氮濃度最高,是全年平均值的124.83%。氨氮濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖4(b)可知,進水氨氮日平均值為31.25 mg/L,中位數(shù)為29.57 mg/L,最頻數(shù)為30.20 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在20～30 mg/L,其概率為36.13%,其次為30～40、10～20、40～50 mg/L,其概率分別為28.08%、12.31%、11.97%,累積概率為88.49%。累積概率為90%、95%時,氨氮質(zhì)量濃度分別為48.30、55.72 mg/L。

圖4 2022年進水氨氮(a)月變化和(b)概率分布Fig.4 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent Ammonia Nitrogen in 2022

2.1.5 進水TN分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水TN質(zhì)量濃度分別為(48.71±11.22)、(36.58±8.08)、(44.75±12.83)、(36.10±11.02)、(32.11±9.62)、(44.90±22.11)mg/L,中位數(shù)分別為48.60、35.60、45.74、36.46、33.33、38.93 mg/L。除三污、四污、五污外,其余污水廠進水的平均值均大于中位數(shù),一污進水TN均值最大。全年月均值為40.50 mg/L,中位數(shù)為39.20 mg/L。

進水TN濃度月中位數(shù)如表3所示,TN濃度月變化及概率分布如圖5(a)、圖5(b)所示。TN質(zhì)量濃度分布在5.00～139.22 mg/L。由表3和圖5(a)可知,各月中位數(shù)分布在27.60～46.80 mg/L,分布隨季節(jié)變化不大。9月TN濃度最低,是全年平均值的72.00%;5月TN濃度最高,是全年平均值的122.09%。除5月之外,其余月份TN濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖5(b)可知,進水TN日平均值為40.50 mg/L,中位數(shù)為39.20 mg/L,最頻數(shù)為46.80 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在30～40 mg/L,其次為40～50、20～30、50～60 mg/L,其概率分別為31.34%、26.39%、15.60%、12.07%,累積概率為85.40%。累積概率為90%、95%時,TN質(zhì)量濃度分別為58.62、65.67 mg/L。

圖5 (a)2022年進水TN月變化和(b)概率分布Fig.5 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent TN in 2022

2.1.6 進水TP分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進水TP分別為(3.36±0.79)、(3.19±0.80)、(3.71±1.43)、(3.76±1.30)、(4.56±1.78)、(3.87±1.55)mg/L,中位數(shù)分別為3.23、3.15、3.68、3.57、4.41、3.60 mg/L,所有污水廠進水的平均值均大于中位數(shù),五污進水TP均值最大。全年月均值為3.74 mg/L,中位數(shù)為3.56 mg/L。

進水TP濃度月中位數(shù)如表3所示,TP濃度月變化及概率分布如圖6(a)、圖6(b)所示。TP質(zhì)量濃度在0.24～14.32 mg/L,由表3和圖6(a)可知,各月中位數(shù)分布在2.49～4.50 mg/L,分布隨季節(jié)變化不大。9月TP濃度最低,是全年平均值的71.93%;5月TP濃度最高,是全年平均值的130.00%。所有月份TP平均值均大于中位數(shù)。由圖6(b)可知,進水TP日平均值為3.76 mg/L,中位數(shù)為3.56 mg/L,最頻數(shù)為4.27 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在3～4 mg/L,其概率為33.18%,其次為2～3、4～5、5～6 mg/L,其概率分別為24.23%、21.11%、8.31%,累積概率為86.83%。累積概率為90%、95%時,TP質(zhì)量濃度分別為5.41、6.36 mg/L。

圖6 2022年進水TP(a)月變化和(b)概率分布Fig.6 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent TP in 2022

2.1.7 進水分布特性分析小結(jié)

通過對2022年全年運行數(shù)據(jù)整理分析可知,進水水質(zhì)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的變化與四季的變化存在一定的規(guī)律性[2],所有污水指標在7月—9月普遍較低,在4月—5月較高。這與部分污水收集區(qū),尤其是雨污分流改造困難的老城區(qū),雨污分流改造不徹底,導(dǎo)致部分雨水混入,降雨高峰期稀釋污水濃度有關(guān)。

2.2 進水污染物的比例分析

根據(jù)收集到的聊城市區(qū)2022年6個污水處理廠的運行數(shù)據(jù),分別對各個污水處理廠的進水均值、中位數(shù)、標準偏差等進行統(tǒng)計分析,具體如表4所示。

表4 進水污染物比例分析Tab.4 Proportion Analysis of Influent Pollutants

2.2.1 進水BOD5/CODCr分析

BOD5/CODCr是衡量污水中有機物含量的綜合指標,體現(xiàn)了污水中可生物降解有機污染物占有機污染物總量的比值,是鑒定污水可生化性最簡單易行和最常用的方法。一般認為,當BOD5/CODCr>0.45時易生化,BOD5/CODCr≥0.3時可生化,BOD5/CODCr<0.3時較難生化,BOD5/CODCr<0.25時不易生化[3]。

通過表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進水BOD5/CODCr均值分別是0.42、0.41、0.38、0.35、0.36和0.34,全年均值為0.38,中位數(shù)為0.38,中位數(shù)等于平均值。6座污水處理廠達到BOD5/CODCr≥0.3的概率分別為100.00%、97.92%、95.12%、90.24%、97.87%和97.67%,全年96.64%的進水中BOD5/CODCr≥3.0,污水的可生化性較好。其中,一污生化性最好,二污、三污、六污、三污其次,四污相對較差。

2.2.2 進水BOD5/TN分析

BOD5/TN是鑒別采用生物脫氮碳源的主要指標。該指標是由于生物脫氮的反硝化過程中主要利用原污水中的含碳有機物作為電子供體,該比值越大,碳源越充足,反硝化進行越徹底。理論上BOD5/TN>2.86時反硝化才能進行,BOD5/TN>4.0可使反硝化過程正常進行[3]。

通過表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進水BOD5/TN均值分別是1.50、1.61、1.29、1.48、2.01和1.50,全年均值為1.57,中位數(shù)為1.46,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠BOD5/TN較小。6座污水處理廠達到BOD5/TN≥4的概率非常小,只有四污和五污達到,概率分別為2.43%和2.13%,全年99.25%的進水中BOD5/TN<4.0,大部分污水處理廠碳源不足,需要額外增加碳源才能實現(xiàn)反硝化,碳源的增加大大增加了污水處理廠的運營成本。

2.2.3 進水BOD5/TP分析

BOD5/TP是評價采用生物除磷工藝是否可行的主要指標。BOD5/TP>17認為有較好的磷去除率[3]。比值越大,除磷效果越好。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進水BOD5/TP均值分別是21.32、18.55、16.37、14.20、13.53和17.04,全年均值為16.93,中位數(shù)為16.41,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠BOD5/TP比值較小。6座污水處理廠達到BOD5/TP≥17的概率分別為85.42%、52.08%、42.50%、29.27%、23.40%和44.19%,全年46.64%的進水中BOD5/TP不小于17.0,說明污水處理廠進水部分滿足生物除磷的要求,可以采用生物除磷工藝,但是需要考慮生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合才能滿足出水TP穩(wěn)定達標。

2.2.4 進水TN/TP分析

TN/TP是評價污水中營養(yǎng)鹽是否充足的主要指標。一般來說,污水滿足微生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)的最佳比例為BOD5/N/P=100∶5∶1[4]。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進水TN/TP均值分別是15.48、11.85、13.02、10.36、7.69和11.85,全年均值為11.71,中位數(shù)為11.30,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠TN/TP較小。6座污水處理廠達到TN/TP≥5.0的概率分別為100.00%、100.00%、100%、92.33%、85.75%和98.02%,全年96.01%的進水中TN/TP不小于5.0,說明污水處理廠進水氮、磷可滿足微生物生長的需求。

2.2.5 進水SS/BOD5分析

SS/BOD5是評價污水中無機懸浮物和泥沙含量的主要指標。韋啟信等[5]研究表明,城市污水處理廠SS/BOD5受管網(wǎng)體制的影響比較大,以完全分流制為主導(dǎo)的城市污水中,SS/BOD5為0.7～1.0,而合流制主導(dǎo)的城市污水為1.2～2.0。降雨會將地面上的無機SS和難降解有機物攜帶進入污水管道,導(dǎo)致污水的BOD5/CODCr數(shù)值下降,SS/CODCr數(shù)值升高。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進水SS/BOD5分別是1.75、2.07、1.03、1.40、1.03和1.85,全年均值為1.54,中位數(shù)為1.55,中位數(shù)大于平均值,說明部分污水處理廠SS/BOD5較大。一污、二污主要收集老城區(qū)生活污水,多采用雨污合流制,無機SS和泥沙隨雨水進入污水處理廠,造成進水SS/BOD5偏高;六污因收集印染和紡織廢水,進水SS較其他污水偏高。三污、四污、五污、六污主要采取分流制,SS/BOD5低于其他污水廠。通過表4可知,6座污水處理廠達到SS/BOD5≥1.2的概率分別為100.00%、97.96%、25.00%、65.00%、33.33%和93.02%,全年82.26%的進水中SS/BOD5≥1.2,說明污水處理廠進水中無機物質(zhì)還是比較多的。無機物質(zhì)增多會降低污泥活性,降低生化效率及反硝化速率,需進一步強化管網(wǎng)收集系統(tǒng)。

2.3 去除效果分析

6座污水處理廠的CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的去除率如圖7所示。由圖7可知,氨氮的去除率最高,去除率為97.99%～99.69%;TN的去除率最低,去除率為71.69%～90.60%。六污的CODCr去除率最低,去除率88.80%;六污的SS、氨氮、TN的去除率最高,去除率分別為98.64%、99.69%、90.60%。除去六污的CODCr和一污、二污、三污、四污、五污的TN,其余指標去除率均在91.00%以上,出水指標能滿足出水水質(zhì)要求。

圖7 各項污水水質(zhì)指標去除率Fig.7 Removal Rate of All Wastewater Quality Indices

目前三污、四污、五污、六污已經(jīng)完成提標改造,出水執(zhí)行類Ⅳ類水標準,而一污、二污出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準,建議強化生化和絮凝沉淀處理,增加臭氧氧化深度處理措施和碳源投加系統(tǒng),進一步降低CODCr、氨氮、TN和TP的處理措施,使出水滿足提標后要求。

2.4 進水水質(zhì)指標相關(guān)性分析

污水中含有非常復(fù)雜的污染物成分,通過對水中各污染物間的相關(guān)性進行分析,掌握各污染物間的相關(guān)程度,不僅能減少監(jiān)測的項目與頻次,還可保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實可靠性[6]。對聊城市區(qū)污水處理廠2022年進水指標CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP進行統(tǒng)計,建立回歸方程,以SPSS軟件進行線性回歸分析,從而得到進水中各項水質(zhì)指標間的相互關(guān)系[7]。各指標間的回歸方程及相關(guān)系數(shù)(R2)如表5所示。

在一對一場景的充電過程中，移動設(shè)備將來的位置只與其當前位置有關(guān)，而與其過去位置無關(guān)[12]。因此，可采用離散馬爾科夫鏈的數(shù)學(xué)理論來分析系統(tǒng)性能。在基于波束成形的無線充電系統(tǒng)中，由于設(shè)備的移動兩設(shè)備間的相對位置可能會超出波束區(qū)域，造成充電中斷。此時，則需要重新掃描后再建立兩端連接。因此，系統(tǒng)進行掃描、連接環(huán)節(jié)的次數(shù)以及成功概率為本文的研究重點。

表5 污水水質(zhì)指標間相關(guān)和回歸分析Tab.5 Correlation and Regression Analysis of Wastewater Indices

由表5可知,進水BOD5與CODCr、TN、SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.563 5、0.261 1、0.117 7、0.266 7和0.159 9,與CODCr的相關(guān)性最高,與SS的相關(guān)性最差;CODCr與TN、SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.323 0、0.193 7、0.245 5、0.500 4,各項指標間線性相關(guān)關(guān)系一般,與TP相關(guān)性最好,與SS的相關(guān)性最差;TN與SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.065 2、0.775 0、0.320 1,TN與氨氮的相關(guān)性最高,與SS的相關(guān)性最差;SS與氨氮、TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.200 2、0.005 9,與TP幾乎不存在線性關(guān)系;氨氮與TP的相關(guān)系數(shù)為0.125 6,線性相關(guān)關(guān)系不高。除BOD5與CODCr、CODCr與TP、TN與氨氮的相關(guān)關(guān)系最為顯著(R2=0.563 5、0.500 4、0.775 0)外,其他指標間相關(guān)性均較弱,SS與TP的相關(guān)性最差。

2.5 差異性分析

2.5.1 進水基本水質(zhì)指標差異性分析

聊城市的6座污水處理廠一污、二污、三污和四污均以生活污水為主,四污和五污均以工業(yè)廢水為主,與國內(nèi)其他地區(qū)進水水質(zhì)指標均值對比如表6所示。

表6 國內(nèi)各污水處理廠進水水質(zhì)指標均值Tab.6 Average Influent of Wastewater Indices in Domestic WWTPs

通過表6可知,聊城市區(qū)污水處理廠進水CODCr、BOD5和SS遠遠低于上海、濟南、北京、天津和重慶地區(qū)。主要原因是:(1)聊城地處魯西平原,黃河與京杭大運河在此交匯,地下水較淺且比較豐富,易滲入污水管道,對污水進行稀釋;(2)工業(yè)發(fā)展以能源工業(yè)、大型倉儲、專業(yè)商貿(mào)批發(fā)市場為主,工業(yè)廢水污染較輕;(3)雨污分流不徹底,尤其是老城區(qū),受制于已有城區(qū)布局,實現(xiàn)完全雨污分流非常困難。

2.5.2 進水污染物比例差異性分析

國內(nèi)各污水廠進水污染物比例分析如表7所示。

表7 國內(nèi)各污水廠進水污染物比例分析Tab.7 Proportion Analysis of Influent Pollutants of Domestic WWTPs

由表7可知,聊城市污水污染物比例中,BOD5/CODCr遠低于上海、北京、重慶,與濟南、天津持平,SS/BOD5低于濟南,與其他城市基本一致,因此,可生物降解有機物占比與其他城市相比差別較小。BOD5/TN、BOD5/TP遠低于上海、北京、天津、重慶和濟南,這主要是進水BOD5過低造成的。

2.5.3 進水水質(zhì)指標相關(guān)性差異性分析

國內(nèi)各污水廠進水水質(zhì)指標相關(guān)性差異性分析如表8所示。

表8 國內(nèi)各污水廠進水水質(zhì)指標相關(guān)性差異性分析Tab.8 Analysis on the Correlation Difference of Influent Pollutants of Domestic WWTPs

由表8可知,所列地區(qū)污水處理廠進水中,因水質(zhì)類型不同、組成不同,水質(zhì)指標相關(guān)性均不相同。綜合看來,進水水質(zhì)指標中相關(guān)性最強的為BOD5-CODCr,其次為TN-TP;相關(guān)性均非常弱的主要有BOD5-SS、CODCr-氨氮、SS-氨氮。總的來說,除BOD5-CODCr有明顯相關(guān)性外,不同地區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)指標相關(guān)性沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律。

3 結(jié)論

(1)聊城市區(qū)6座污水處理廠水質(zhì)指標CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP全年濃度均呈正偏態(tài)分布。進水CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP月平均值分別為162.33、60.44、80.97、31.25、40.50、3.74 mg/L,概率分布較高質(zhì)量濃度分別為100～150、50～60、50～75、20～30、30～40、3～4 mg/L。

(2)6座污水處理廠的氨氮去除率最高,TN的去除率最低;六污的CODCr去除率最低,SS、氨氮、TN的去除率最高。出水指標能滿足出水水質(zhì)要求。

(3)BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP、TN/TP、SS/BOD5結(jié)果表明,96.64%的污水處理廠進水可生化性較好,99.25%的污水處理廠反硝化過程需要外加碳源,46.64%的污水處理廠進水基本能滿足生物除磷的要求,96.01%的進水中氮、磷可滿足微生物生長的需求,82.26%的進水中無機物質(zhì)比較多。

(4)進水各常規(guī)水質(zhì)指標間存在較好的線性關(guān)系,除BOD5與CODCr、CODCr與TP、TN與氨氮的相關(guān)關(guān)系最為顯著(R2=0.563 5、0.500 4、0.775 0)外,其他指標間相關(guān)性均較弱,SS與TP的相關(guān)性最差。TP與SS的相關(guān)系數(shù)為0.005 9,幾乎不存在線性關(guān)系。

(5)對上海、濟南、北京、天津和重慶地區(qū)的進水水質(zhì)指標進行差異性分析,結(jié)果表明,聊城市區(qū)污水處理廠進水CODCr、BOD5和SS遠遠低于其他地區(qū),但可生物降解有機物占比與其他城市相比差別較小。除BOD5與CODCr有明顯相關(guān)性外,不同地區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)指標相關(guān)性沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律。